KR100955639B1 - Epitaxially coated semiconductor wafer and device and method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer - Google Patents

Epitaxially coated semiconductor wafer and device and method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer Download PDF

Info

Publication number
KR100955639B1
KR100955639B1 KR1020070110183A KR20070110183A KR100955639B1 KR 100955639 B1 KR100955639 B1 KR 100955639B1 KR 1020070110183 A KR1020070110183 A KR 1020070110183A KR 20070110183 A KR20070110183 A KR 20070110183A KR 100955639 B1 KR100955639 B1 KR 100955639B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor wafer
susceptor
wafer
epitaxial
delete delete
Prior art date
Application number
KR1020070110183A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080046559A (en
Inventor
라인하르트 샤우에르
노르베르트 베르네르
Original Assignee
실트로닉 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 실트로닉 아게 filed Critical 실트로닉 아게
Publication of KR20080046559A publication Critical patent/KR20080046559A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100955639B1 publication Critical patent/KR100955639B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02579P-type
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4585Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12Substrate holders or susceptors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02373Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02634Homoepitaxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24612Composite web or sheet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법으로서, 반도체 웨이퍼가 그의 배면이 가스 투과성 구조를 갖는 서셉터의 저부와 대면하지만 서셉터와는 접촉하지 않게 링 상에 위치되도록, 기체 물질이 가스 확산에 의해 반도체 웨이퍼의 배면 상의 영역으로부터 서셉터를 통해 서셉터의 배면 상의 영역으로 전달되고, 더욱이 반도체 웨이퍼가 그의 배면의 에지 영역에서만 링과 접촉하고, 광탄성 응력 측정("SIRD")에 의해 측정 가능한 응력이 반도체 웨이퍼에 발생하지 않도록, 에피택셜 반응기에서 800℃ 내지 1200℃의 온도에서 화학 기상 증착에 의해 이들의 폴리싱된 정면 상에 에피택셜층을 도포함으로써, 그리고 가스 투과성 구조를 갖는 서셉터와 이 서셉터 상에 배치되고 서셉터와 지지된 반도체 웨이퍼 사이의 열적 버퍼로서 작용하는 링을 포함하고 에피택셜 반응기에서의 화학 기상 증착에 의해 반도체 웨이퍼의 정면 상의 층의 증착 중에 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 장치 상에 준비된 반도체 웨이퍼 중 하나를 각각 지지함으로써, 적어도 그의 정면이 폴리싱된 다수의 반도체 웨이퍼가 준비되어 개별적으로 연속하여 코팅되는 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for manufacturing an epitaxially coated semiconductor wafer, wherein a gaseous material is placed such that the semiconductor wafer is positioned on the ring such that its backside faces the bottom of the susceptor having a gas permeable structure but is not in contact with the susceptor. Gas diffusion transfers from the region on the back side of the semiconductor wafer to the region on the back side of the susceptor, furthermore the semiconductor wafer contacts the ring only at the edge region of its back side, and by photoelastic stress measurement ("SIRD") Susceptors having a gas permeable structure and by applying an epitaxial layer on their polished facades by chemical vapor deposition at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. in an epitaxial reactor so that no measurable stress occurs in the semiconductor wafer And disposed on the susceptor and acting as a thermal buffer between the susceptor and the supported semiconductor wafer. The plurality includes at least one of its polished surfaces, each supporting one of the semiconductor wafers prepared on the apparatus for supporting the semiconductor wafers during the deposition of a layer on the front face of the semiconductor wafer by chemical vapor deposition in an epitaxial reactor. A method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer wherein a semiconductor wafer of is prepared and is coated successively separately.

에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼, 서셉터, 링, 광탄성 응력 측정, 에피택셜층 Epitaxial coated semiconductor wafers, susceptors, rings, photoelastic stress measurements, epitaxial layers

Description

에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼 및 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼 제조 방법{EPITAXIALLY COATED SEMICONDUCTOR WAFER AND DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING AN EPITAXIALLY COATED SEMICONDUCTOR WAFER}Epitaxially coated semiconductor wafers and epitaxially coated semiconductor wafers {{ITITAXIALLY COATED SEMICONDUCTOR WAFER AND DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING AN EPITAXIALLY COATED SEMICONDUCTOR WAFER}

본 발명은 화학 기상 증착(CVD)에 의해 코팅된 정면(front side)을 갖는 반도체 웨이퍼 및 이 반도체 웨이퍼 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 화학 기상 증착(CVD)에 의한 반도체 웨이퍼의 정면 상의 층의 증착 중에 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer having a front side coated by chemical vapor deposition (CVD) and a method of manufacturing the semiconductor wafer. The invention also relates to an apparatus for supporting a semiconductor wafer during deposition of a layer on the front side of the semiconductor wafer by chemical vapor deposition (CVD).

화학 기상 증착, 특히 폴리싱된 반도체 웨이퍼 상의 에피택셜층의 증착 중에, 특히 용어 "오토 도핑(autodoping)" 및 "헤일로(halo)"로 공지된 두 개의 현상이 발생할 수 있다.During chemical vapor deposition, in particular the deposition of an epitaxial layer on a polished semiconductor wafer, two phenomena, in particular known under the terms "autodoping" and "halo", can occur.

"오토 도핑"에 있어서, 도펀트는 반도체 웨이퍼의 배면(backside)으로부터 기상(gas phase)을 거쳐 증착 가스로 통과되고, 이는 반도체 웨이퍼의 정면 상에 공급된다. 다음, 이 도펀트는 주로 반도체 웨이퍼의 정면의 에지 영역에서 에피택셜층 내로 합체되고, 따라서 에피택셜층의 비저항(resistivity)에 있어서 다소 현저한 바람직하지 않은 반경방향 편차를 초래한다.In “auto doping”, the dopant is passed from the backside of the semiconductor wafer through the gas phase to the deposition gas, which is supplied onto the front of the semiconductor wafer. This dopant is then incorporated into the epitaxial layer mainly in the edge region of the front face of the semiconductor wafer, thus resulting in a somewhat noticeable undesirable radial deviation in the resistivity of the epitaxial layer.

"헤일로"는 반도체 웨이퍼의 배면 상의 광 산란 구조에 의해 유발되는 산란광 효과를 칭하고, 반도체 웨이퍼의 배면 상에 시준 광빔(collimated light beam)을 비춤으로써 관찰 가능하다. 이 구조는 자연 산화층을 갖는 영역이 이러한 산화층이 존재하지 않거나 더 이상 존재하지 않는 영역과 인접하는 반도체 웨이퍼의 배면의 표면 상에 전이부를 마킹한다. 이들 전이부는 실제 에피택셜 증착이 불완전하기 전에 수소 분위기에서의 전처리["프리 베이크(pre-bake)"] 중에 자연 산화층의 제거시에 발생한다. 이 효과를 정량화하기 위한 하나의 가능성은 예를 들면 소위 DNN["암시야 협폭 노멀(DarkField Narrow Normal)"] 또는 DWN["암시야 광폭 노멀(DarkField Wide Normal)"]의 케이엘에이 텐코(KLA Tencor)사로부터의 SP1 광 산란계에 의한 헤이즈(혼탁도, 불투명도)의 산란광 측정으로 이루어진다."Halo" refers to the scattered light effect caused by the light scattering structure on the back side of the semiconductor wafer, and can be observed by illuminating a collimated light beam on the back side of the semiconductor wafer. This structure marks the transition on the surface of the back side of the semiconductor wafer in which the region with the native oxide layer is adjacent to the region where the oxide layer is absent or no longer present. These transitions occur upon removal of the native oxide layer during pretreatment in a hydrogen atmosphere (“pre-bake”) before the actual epitaxial deposition is incomplete. One possibility for quantifying this effect is, for example, KLA Tencor of so-called DNN ["DarkField Narrow Normal"] or DWN ["DarkField Wide Normal"]. It consists of scattered light measurement of haze (opacity, opacity) by the SP1 light scatterometer from the company.

"오토 도핑" 문제점을 회피하기 위해, US 6,129,047호는 반도체 웨이퍼를 유지하는 서셉터의 리세스("포켓")의 저부에 슬릿을 제공하는 것을 제안하고 있고, 이 슬릿은 저부의 외부 에지 상에 배열된다. 반도체 웨이퍼의 배면으로부터 확산하는 도펀트는 서셉터 내의 슬릿을 통해 웨이퍼 배면 상에 공급되는 플러싱 가스에 의해 반도체 웨이퍼의 정면에 미리 도달하지 않고 반응기로부터 제거될 수 있다.To avoid the "auto doping" problem, US 6,129,047 proposes to provide a slit at the bottom of the recess ("pocket") of the susceptor holding the semiconductor wafer, which slit is on the outer edge of the bottom. Are arranged. Dopants that diffuse from the backside of the semiconductor wafer can be removed from the reactor without previously reaching the front of the semiconductor wafer by the flushing gas supplied on the backside of the wafer through slits in the susceptor.

US 6,596,095 B2호에 따르면, 동일한 목적으로 서셉터의 전체 저부에 작은 보어가 존재한다. 여기서도, 반도체 웨이퍼의 배면으로부터 확산하는 도펀트는 통과하는 플러싱 가스를 공급함으로써 운반 제거된다. 이들 수단은 또한 이들이 자연 산화층에 제거를 용이하게 하기 때문에 "헤일로" 형성에 대해 효과적인데, 이는 자연 산화물을 용해함으로써 생성되는 기체 반응 생성물이 마찬가지로 유동 통과하 는 플러싱 가스 및 저부의 구멍을 통해 운반 제거되기 때문이다.According to US 6,596,095 B2 there is a small bore at the bottom of the susceptor for the same purpose. Here too, the dopant diffused from the back surface of the semiconductor wafer is transported and removed by supplying the flushing gas passing therethrough. These means are also effective for "halo" formation because they facilitate removal in the native oxide layer, which transports gaseous reaction products produced by dissolving the native oxides likewise through flow through the flushing gas and bottom through which flow passes. Because it becomes.

DE 1 032 884 2호는 적어도 15%의 기공율 및 0.5g/cm3 내지 1.5g/cm3의 밀도를 갖는 가스 투과성 구조를 갖는 서셉터를 개시하고 있다. 이러한 다공성 서셉터를 사용함으로써, 자연 산화층을 용해함으로써 전처리 중에 형성된 기체 반응 생성물과 코팅될 반도체 웨이퍼로부터 확산된 도펀트가 서셉터의 기공을 통해 서셉터의 배면으로 배출될 수 있고, 플러싱 가스 유동에 의해 취해져서 반응기로부터 제거될 수 있다. 설명된 서셉터의 사용은 또한 구멍을 갖는 서셉터의 경우에 발생하는 반도체 웨이퍼의 배면 상에 바람직하지 않은 나노토포그래피(nanotopography) 효과를 회피한다. 서셉터 내의 구멍은 코팅될 반도체 웨이퍼의 정면 및 배면 상의 온도장에 영향을 주고, 이는 국부적인 상이한 증착율 및 최종적으로는 상기 나노토포그래피 효과를 유도한다. 용어 나노토포그래피는 0.5mm 내지 10mm의 측방향 범위에 걸쳐 측정된 나노미터 범위의 높이 편차를 칭한다.DE 1 032 884 2 discloses susceptors having a gas permeable structure having a porosity of at least 15% and a density of 0.5 g / cm 3 to 1.5 g / cm 3 . By using such a porous susceptor, the gaseous reaction product formed during the pretreatment by dissolving the native oxide layer and the dopant diffused from the semiconductor wafer to be coated can be discharged through the pores of the susceptor to the back of the susceptor, and by the flushing gas flow Can be taken out of the reactor. The use of the described susceptor also avoids the undesirable nanotopography effect on the backside of the semiconductor wafer that occurs in the case of susceptors with holes. The holes in the susceptor affect the temperature fields on the front and back of the semiconductor wafer to be coated, which leads to different local deposition rates and finally the nanotopography effect. The term nanotopography refers to a height deviation in the nanometer range measured over the lateral range of 0.5 mm to 10 mm.

반도체 웨이퍼의 에피택셜 코팅에서의 다른 문제점은 전위(dislocation) 및 슬립을 유도할 수 있는 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼 내의 응력을 수반하는 것이다.Another problem in epitaxial coating of semiconductor wafers is that they involve stresses in epitaxially coated semiconductor wafers that can lead to dislocations and slips.

한편으로는 시준광에 의한 시각적 검사에 의해, 반도체 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 장치에 의해 또는 나노토포그래피를 결정하는데 적합한 장치로 반도체 웨이퍼 내의 슬립을 식별하기 위한 다수의 방법이 공지되어 있다.On the one hand, a number of methods are known for identifying slips in semiconductor wafers by visual inspection by collimating light, by devices for inspecting the surface of the semiconductor wafer, or by devices suitable for determining nanotopography.

그러나, 이 정황에서 가장 민감한 방법은 SIRD("주사 적외선 탈분극")인데, 이는 슬립 뿐만 아니라 광탄성 응력도 SIRD에 의해 측정될 수 있기 때문이다. 도입되는 광 복굴절에 기초하는 응력장, 슬립, 슬립선, 에피택셜 결점을 식별하기 위한 SIRD 방법은 예를 들면 US 6,825,487 B2호에 설명되어 있다.However, the most sensitive method in this context is SIRD ("scanning infrared depolarization") because not only slip but also photoelastic stress can be measured by SIRD. SIRD methods for identifying stress fields, slips, slip lines, epitaxial defects based on the optical birefringence introduced are described, for example, in US Pat. No. 6,825,487 B2.

에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼에서의 열 유도 응력은, 수소 분위기(베이크) 및 수소 분위기에 염화수소를 첨가하여(HCL 에칭) 전처리하는 단계 중에, 그리고 실제 코팅 단계에서 온도를 감소시킴으로써 반도체 웨이퍼의 에피택셜 코팅 중에 회피될 수 있다.The thermally induced stress in the epitaxially coated semiconductor wafer is determined by epitaxial coating of the semiconductor wafer by reducing the temperature during the pretreatment step by adding hydrogen chloride (baking) and hydrogen chloride to the hydrogen atmosphere (HCL etching) and during the actual coating step. Can be avoided.

그러나, 더 낮은 코팅 온도는 용어 "힐록(hillocks)", "마운드(mounds)" 또는 "피트(pits)"에 의해 공지된 증착 결점 또는 일반적인 에피택셜 결함과 같은 바람직하지 않은 결정 결함의 증가된 발생을 유도한다. 매우 낮은 온도에서, 다결정 성장이 심지어 발생할 수도 있다. 다른 단점은 에피택셜층의 내부 에지 롤 오프(roll-off) 뿐만 아니라 반도체 웨이퍼의 국부 평탄화의 열화이다(기하학적 형상, SFQR). 성장률은 더욱이 더 낮은 증착 온도에서 감소되고, 이는 프로세스를 덜 경제적이게 한다.However, lower coating temperatures result in increased occurrence of undesirable crystal defects such as deposition defects or general epitaxial defects known by the terms "hillocks", "mounds" or "pits". Induce. At very low temperatures, polycrystalline growth may even occur. Another disadvantage is the degradation of the local planarization of the semiconductor wafer as well as the internal edge roll-off of the epitaxial layer (geometric shape, SFQR). Growth rate is further reduced at lower deposition temperatures, which makes the process less economical.

따라서, 전처리 및 증착 온도의 감소는 관련 단점에 기인하여 허용 불가능하다.Thus, the reduction in pretreatment and deposition temperature is unacceptable due to the associated disadvantages.

종래 기술은 상술한 바와 같이 명확하게 필수적인 높은 전처리 및 증착 온도에 의한 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼에서의 응력, 전위 및 슬립의 감소에 관한 어떠한 해결 접근법도 제시하고 있지 않다.The prior art does not present any solution approach to the reduction of stress, dislocations and slips in epitaxially coated semiconductor wafers due to the high pretreatment and deposition temperatures which are clearly necessary as described above.

따라서, 본 발명의 목적은 바람직하지 않은 결정 결함, 배면 헤일로, 오토 도핑 및 나노토포그래피 효과를 회피하면서 양호한 에지 롤 오프값 뿐만 아니라 양호한 국부 평탄성을 갖는 무응력 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a stress free epitaxially coated semiconductor wafer having good locality flatness as well as good edge roll off values while avoiding undesirable crystal defects, back halo, autodoping and nanotopography effects. .

이 목적은 본 발명에 의해 성취된다.This object is achieved by the present invention.

본 발명은 에피택셜 반응기에서 화학 기상 증착에 의해 반도체 웨이퍼의 정면 상의 층의 증착 중에 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 장치로서, 가스 투과성 구조를 갖는 서셉터와 이 서셉터 상에 배치되어 서셉터와 지지된 반도체 웨이퍼 사이의 열적 버퍼로서 작용하는 링을 포함하는 장치에 관한 것이다.The present invention is an apparatus for supporting a semiconductor wafer during deposition of a layer on the front of the semiconductor wafer by chemical vapor deposition in an epitaxial reactor, the susceptor having a gas permeable structure and disposed on and supported by the susceptor A device comprising a ring acting as a thermal buffer between semiconductor wafers.

서셉터는 적어도 15%의 기공율(기공 체적/총 체적) 및 0.5g/cm3 내지 1.5g/cm3의 밀도를 갖는 것이 바람직하다.The susceptor preferably has a porosity (pore volume / total volume) of at least 15% and a density of 0.5 g / cm 3 to 1.5 g / cm 3 .

서셉터의 필수 기공율 및 밀도는 서셉터의 제조 중에 파이버 또는 입자의 적합한 압축에 의해 얻어질 수 있다.The required porosity and density of the susceptor can be obtained by suitable compression of the fiber or particles during the manufacture of the susceptor.

서셉터는 바람직하게는 흑연 또는 흑연 파이버로 이루어진다.The susceptor preferably consists of graphite or graphite fibers.

삭제delete

본 발명에 따른 장치는 서셉터 상에 배치되는 링을 포함하고, 링은 바람직하 게는 서셉터와 지지된 반도체 웨이퍼 사이의 열적 버퍼로서 작용하도록 그의 두께에 관련하여 그리고 그의 재료 특성에 관련하여 선택된다.The device according to the invention comprises a ring disposed on the susceptor, which ring is preferably selected in terms of its thickness and in terms of its material properties to act as a thermal buffer between the susceptor and the supported semiconductor wafer. do.

링은 바람직하게는 수용될 반도체 웨이퍼의 직경보다 작은 내경을 갖는다.The ring preferably has an inner diameter smaller than the diameter of the semiconductor wafer to be accommodated.

링의 외경은 바람직하게는 수용될 반도체 웨이퍼의 직경보다 크고, 바람직하게는 서셉터의 직경에 대응한다.The outer diameter of the ring is preferably larger than the diameter of the semiconductor wafer to be accommodated, preferably corresponding to the diameter of the susceptor.

서셉터의 직경보다 수 mm 정도 큰 링의 외경이 특히 바람직하다.Particularly preferred is the outer diameter of the ring several mm larger than the diameter of the susceptor.

링은 바람직하게는 적어도 0.5mm 두께, 특히 바람직하게는 0.5mm 내지 1.5mm 두께, 더욱 더 바람직하게는 1mm 두께이다.The ring is preferably at least 0.5 mm thick, particularly preferably 0.5 mm to 1.5 mm thick, even more preferably 1 mm thick.

링은 더욱이 바람직하게는 반도체 웨이퍼를 수용하기 위한 환형 리세스를 또한 갖는다.The ring furthermore preferably also has an annular recess for receiving the semiconductor wafer.

환형 리세스는 바람직하게는 0.3mm 내지 0.7mm, 특히 바람직하게는 0.5mm의 깊이와, 3mm 내지 15mm, 특히 바람직하게는 6mm의 폭을 갖는다.The annular recess preferably has a depth of 0.3 mm to 0.7 mm, particularly preferably 0.5 mm, and a width of 3 mm to 15 mm, particularly preferably 6 mm.

링은 바람직하게는 실리콘 카바이드의 링이다.The ring is preferably a ring of silicon carbide.

실리콘 카바이드로 코팅된 흑연 링의 사용이 또한 바람직하다.Preference is also given to the use of graphite rings coated with silicon carbide.

링은 바람직하게는 1000℃에서 5W/mK 내지 100W/mK, 특히 바람직하게는 5W/mK 내지 50W/mK, 더욱 더 바람직하게는 10W/mK 내지 30W/mK의 열전도도를 갖는 재료로 이루어진다.The ring is preferably made of a material having a thermal conductivity at 1000 ° C. of 5 W / mK to 100 W / mK, particularly preferably 5 W / mK to 50 W / mK, even more preferably 10 W / mK to 30 W / mK.

본 발명에 따른 장치는 바람직하게는 단일 웨이퍼 반응기에 사용된다.The apparatus according to the invention is preferably used in a single wafer reactor.

ASM 및 어플라이드 머트리얼즈(Applied Materials)(AMAT Centura Epi)사로부터의 단일 웨이퍼 반응기에서의 사용이 특히 바람직하다.Particular preference is given to use in a single wafer reactor from ASM and Applied Materials (AMAT Centura Epi).

본 발명에 따른 장치는 바람직하게는 150mm, 200mm, 300mm 및 450mm의 직경을 갖는 반도체 웨이퍼를 수용하도록 구성된다.The apparatus according to the invention is preferably configured to accommodate semiconductor wafers with diameters of 150 mm, 200 mm, 300 mm and 450 mm.

본 발명의 목적은 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법으로서, 반도체 웨이퍼가 그의 배면이 가스 투과성 구조를 갖는 서셉터의 저부와 대면하지만 서셉터와는 접촉하지 않게 링 상에 위치되도록, 기체 물질이 가스 확산에 의해 반도체 웨이퍼의 배면 상의 영역으로부터 서셉터를 통해 서셉터의 배면 상의 영역으로 전달되고, 더욱이 반도체 웨이퍼가 그의 배면의 에지 영역에서만 링과 접촉하고, 광탄성 응력 측정("SIRD")에 의해 측정 가능한 응력이 반도체 웨이퍼에 발생하지 않도록, 에피택셜 반응기에서 800℃ 내지 1200℃의 온도에서 화학 기상 증착에 의해 이들의 폴리싱된 정면 상에 에피택셜층을 도포함으로써, 그리고 가스 투과성 구조를 갖는 서셉터와 이 서셉터 상에 배치되고 서셉터와 지지된 반도체 웨이퍼 사이의 열적 버퍼로서 작용하는 링을 포함하는 장치 상에 준비된 반도체 웨이퍼 중 하나를 각각 지지함으로써, 적어도 그의 정면이 폴리싱된 다수의 반도체 웨이퍼가 준비되어 개별적으로 연속하여 코팅되는 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법에 의해 또한 성취된다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a method for manufacturing an epitaxially coated semiconductor wafer, wherein the semiconductor wafer is positioned on a ring such that its backside faces the bottom of a susceptor having a gas permeable structure but is not in contact with the susceptor. The material is transferred from the region on the back side of the semiconductor wafer to the region on the back side of the susceptor by gas diffusion, furthermore the semiconductor wafer contacts the ring only at the edge region of its back side, and the photoelastic stress measurement ("SIRD") By applying an epitaxial layer on their polished facades by chemical vapor deposition at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. in an epitaxial reactor so that no measurable stress occurs on the semiconductor wafer, and having a gas permeable structure A thermal buffer between the susceptor and the semiconductor wafer disposed on and supported by the susceptor A method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer, wherein each of the prepared semiconductor wafers is supported on an apparatus comprising a ring which acts on each other so that at least a plurality of semiconductor wafers polished at the front thereof are prepared and individually coated successively. Is also accomplished by.

본 발명에 따른 방법에서, 적어도 그의 정면이 폴리싱된 다수의 반도체 웨이퍼가 초기에 준비된다.In the method according to the invention, a plurality of semiconductor wafers, initially polished at least in front thereof, are initially prepared.

이를 위해, 바람직하게는 초크랄스키(Czochralski)에 따라 얻어진 도가니에 의해 종래 기술에 따라 형성된 단결정이 바람직하게는 자유 연마제("슬러리") 또는 결합 연마제(다이아몬드 와이어)를 갖는 와이어 톱(saw)을 사용하여 공지의 슬라이 싱 방법에 의해 다수의 반도체 웨이퍼로 슬라이싱된다.To this end, a single crystal, formed according to the prior art, preferably by means of a crucible obtained according to Czochralski, preferably has a wire saw with free abrasive ("slurry") or bonded abrasive (diamond wire). Sliced into a plurality of semiconductor wafers by known slicing methods.

예를 들면 순차적인 단일면 연삭법, 동시 양면 연삭법(DDG) 또는 래핑(lapping)과 같은 기계적인 가공 단계가 또한 수행된다. 노치 또는 플랫(flat)과 같은 임의의 현존하는 기계적 마킹을 포함하는 반도체 웨이퍼의 에지가 일반적으로 또한 가공된다("에지 노치 연삭").Mechanical machining steps such as, for example, sequential single-sided grinding, simultaneous double-sided grinding (DDG) or lapping are also performed. Edges of semiconductor wafers, including any existing mechanical marking, such as notches or flats, are also generally machined ("edge notch grinding").

세척 및 에칭 단계를 포함하는 화학적 처리 단계가 또한 제공된다.Also provided are chemical treatment steps, including washing and etching steps.

연삭, 세척 및 에칭 단계 후에, 종래 기술에 따르면, 반도체 웨이퍼의 표면은 바람직하게는 스톡 폴리싱(stock polishing)에 의해 평탄화된다. 이는 바람직하게는 폴리싱 포(polishing cloth)에 의해 덮여진 하부 폴리싱 플레이트와 상부 폴리싱 플레이트 사이에서 "자유 부유(floating freely)"하면서 그 단부에서 반도체 웨이퍼가 얇은 치형 디스크에 느슨하게 배치되어 정면 및 배면 상에 동시에 폴리싱되는 양면 폴리싱(DSP)에 의해 수행된다.After the grinding, cleaning and etching steps, according to the prior art, the surface of the semiconductor wafer is preferably flattened by stock polishing. It is preferably " floating freely " between the lower polishing plate and the upper polishing plate covered by a polishing cloth while the semiconductor wafer at the end is loosely placed on a thin toothed disk and on the front and back surfaces. It is performed by double side polishing (DSP) which is polished at the same time.

준비된 반도체 웨이퍼의 정면은 더욱이 바람직하게는 예를 들면 알칼리 폴리싱 졸에 의해 유연한 폴리싱 포에 의해 줄무늬가 없이 폴리싱된다. 당 기술 분야에서, 이 단계는 종종 CMP 폴리싱("화학 기계적 폴리싱")라 칭한다.The front face of the prepared semiconductor wafer is further preferably polished without stripes by a flexible polishing cloth, for example by an alkali polishing sol. In the art, this step is often referred to as CMP polishing ("chemical mechanical polishing").

폴리싱 후에, 반도체 웨이퍼는 바람직하게는 종래 기술에 따라 친수성 세척 및 건조가 수행된다.After polishing, the semiconductor wafer is preferably subjected to hydrophilic cleaning and drying according to the prior art.

에피택셜층은 이어서 단일 웨이퍼 반응기에서 준비된 반도체 웨이퍼의 폴리싱된 정면 상에 증착된다.The epitaxial layer is then deposited on the polished front side of the semiconductor wafer prepared in a single wafer reactor.

이 경우 반도체 웨이퍼는 서셉터에 직접 위치하지 않고, 서셉터 상에 배치된 링에 위치되므로, 반도체 웨이퍼의 배면은 서셉터의 저부에 대면한다.In this case, the semiconductor wafer is not located directly on the susceptor, but on a ring disposed on the susceptor, so that the backside of the semiconductor wafer faces the bottom of the susceptor.

서셉터의 저부는 가스 투과성 구조를 갖는다.The bottom of the susceptor has a gas permeable structure.

서셉터는 바람직하게는 적어도 15%의 기공율(기공 체적/총 체적) 및 0.5g/cm3 내지 1.5g/cm3의 밀도를 갖는다.The susceptor preferably has a porosity (pore volume / total volume) of at least 15% and a density of 0.5 g / cm 3 to 1.5 g / cm 3 .

링이 이 서셉터 상에 위치된다. 따라서, 링은 서셉터와 연결되지 않는다.The ring is located on this susceptor. Thus, the ring is not connected with the susceptor.

링은 바람직하게는 서셉터와 지지된 반도체 웨이퍼 사이의 열적 버퍼로서 작용하도록 그의 두께에 관련하여 그리고 그의 재료 특성에 관련하여 선택된다.The ring is preferably selected in terms of its thickness and in terms of its material properties to act as a thermal buffer between the susceptor and the supported semiconductor wafer.

링은 바람직하게는 적어도 0.5mm 두께, 특히 바람직하게는 0.5mm 내지 1.5mm 두께, 더욱 더 바람직하게는 1mm 두께이다.The ring is preferably at least 0.5 mm thick, particularly preferably 0.5 mm to 1.5 mm thick, even more preferably 1 mm thick.

링은 더욱이 바람직하게는 반도체 웨이퍼를 수용하기 위한 환형 리세스를 갖는다.The ring further preferably has an annular recess for receiving a semiconductor wafer.

환형 리세스는 바람직하게는 0.3mm 내지 0.7mm, 특히 바람직하게는 0.5mm의 깊이와, 3mm 내지 15mm, 특히 바람직하게는 6mm의 폭을 갖는다.The annular recess preferably has a depth of 0.3 mm to 0.7 mm, particularly preferably 0.5 mm, and a width of 3 mm to 15 mm, particularly preferably 6 mm.

링은 바람직하게는 실리콘 카바이드의 링이다.The ring is preferably a ring of silicon carbide.

실리콘 카바이드로 코팅된 흑연 링의 사용이 또한 바람직하다.Preference is also given to the use of graphite rings coated with silicon carbide.

링은 바람직하게는 1000℃에서 5W/mK 내지 100W/mK, 특히 바람직하게는 5W/mK 내지 50W/mK, 더욱 더 바람직하게는 10W/mK 내지 30W/mK의 열전도도를 갖는 재료로 이루어진다.The ring is preferably made of a material having a thermal conductivity at 1000 ° C. of 5 W / mK to 100 W / mK, particularly preferably 5 W / mK to 50 W / mK, even more preferably 10 W / mK to 30 W / mK.

에피택셜 반응기는 바람직하게는 단일 웨이퍼 반응기, 특히 바람직하게는 ASM 또는 어플라이드 머트리얼즈(AMAT Centura Epi)사로부터의 단일 웨이퍼 반응기이다.The epitaxial reactor is preferably a single wafer reactor, particularly preferably a single wafer reactor from ASM or AMAT Centura Epi.

준비된 반도체 웨이퍼는 바람직하게는 150mm, 200mm, 300mm 및 450mm의 직경을 갖는다.The prepared semiconductor wafers preferably have diameters of 150 mm, 200 mm, 300 mm and 450 mm.

본 발명자들은 헤일로 및 나노토포그래피와 관련하여 반도체 웨이퍼의 배면의 특성에 대한 가스 투과성 구조(펠트, 기공, 구멍, 슬릿, 보어)를 갖는 종래 기술에서 이미 설명된 서셉터의 효과가 또한 반도체 웨이퍼가 서셉터 상에 직접 위치하지 않고 링 상에 위치한 경우에도 본 발명에 따른 방법에서 유지된다는 것을 발견하였다.The inventors have also found that the effect of the susceptor described previously in the prior art with gas permeable structures (felt, pores, holes, slits, bores) on the properties of the backside of the semiconductor wafer with respect to halo and nanotopography also provides It has been found that it is maintained in the method according to the invention even when located on the ring and not directly on the susceptor.

이는 에피택셜 코팅될 반도체 웨이퍼가 자연 산화층을 제거하기 위해 일반적으로 수소 분위기에서 미리 가열되고 플러싱 가스에 노출될 때 반도체 웨이퍼의 전처리 중에 미리 관찰 가능하다.This can be observed in advance during the pretreatment of the semiconductor wafer when the semiconductor wafer to be epitaxially coated is generally preheated in a hydrogen atmosphere and exposed to a flushing gas to remove the native oxide layer.

산화층을 용해할 때 형성된 기체 반응 생성물 뿐만 아니라 반도체 웨이퍼로부터 확산하는 도펀트는 서셉터의 가스 투과성 구조를 통해, 즉 서셉터의 기공 또는 개구를 통한 가스 확산에 의해 서셉터의 배면으로 배출되어 여기서 플러싱 가스의 유동에 의해 취해져서 반응기 스트림으로부터 제거된다.In addition to the gaseous reaction product formed when dissolving the oxide layer, the dopant diffused from the semiconductor wafer is discharged to the back of the susceptor through the gas permeable structure of the susceptor, ie by gas diffusion through the pores or openings of the susceptor where the flushing gas Is taken out of the reactor stream.

산화층이 제거된 후에, 에피택셜층을 증착하기 전에 반도체 웨이퍼의 정면의 표면을 평탄화하기 위해, 바람직하게는 염화수소인 에칭제가 플러싱 가스에 첨가된다.After the oxide layer is removed, an etchant, preferably hydrogen chloride, is added to the flushing gas to planarize the surface of the front face of the semiconductor wafer before depositing the epitaxial layer.

에피택셜층을 증착하기 위해, 에피택셜 코팅될 반도체 웨이퍼는 증착 온도로 유도되고 반도체 웨이퍼의 정면은 증착 가스와 접촉하게 되고, 반도체 웨이퍼의 배면은 바람직하게는 플러싱 가스의 효과에 계속 노출된다.To deposit the epitaxial layer, the semiconductor wafer to be epitaxially coated is brought to the deposition temperature and the front side of the semiconductor wafer is in contact with the deposition gas, and the backside of the semiconductor wafer is preferably continuously exposed to the effect of the flushing gas.

증착 가스는 이들이 화학적으로 분리된 후에 층을 형성하는 물질을 제공하는 화합물을 포함한다. 이들 물질은 바람직하게는 실리콘, 게르마늄 및 붕소와 같은 도펀트를 포함한다.Deposition gases include compounds that provide a material that forms a layer after they have been chemically separated. These materials preferably include dopants such as silicon, germanium and boron.

트리클로로실란, 수소 및 디보란으로 이루어진 증착 가스가 특히 바람직하다.Particular preference is given to deposition gases consisting of trichlorosilane, hydrogen and diborane.

에피택셜층이 증착된 후에, 에픽택셜 코팅된 반도체 웨이퍼는 예를 들면 반응기를 통해 공급된 수소의 유동에서 냉각된다.After the epitaxial layer is deposited, the epitaxially coated semiconductor wafer is cooled, for example, in the flow of hydrogen supplied through the reactor.

서셉터 상에 위치된 링의 효과는 반도체 웨이퍼가 서셉터와 접촉하지 않고 따라서 그의 표면에 어떠한 응력점도 포함하지 않는다는 것이다. 따라서, 반도체 웨이퍼는 무응력인데, 즉 그의 표면에 어떠한 기계적 응력도 갖지 않는다.The effect of the ring located on the susceptor is that the semiconductor wafer does not contact the susceptor and therefore does not contain any stress points on its surface. Thus, a semiconductor wafer is stress free, ie it has no mechanical stress on its surface.

실리콘 카바이드로 제조된 링은 더욱이 반도체 웨이퍼와 서셉터 사이에 일종의 절연 또는 열적 버퍼를 형성하도록 작용한다. 이 효과는, 전위 및 슬립을 유도할 수 있는 열 유도 응력이 심지어 에지에서의 지지점에서도 발생하지 않는다는 것이다.The ring made of silicon carbide further serves to form a kind of insulating or thermal buffer between the semiconductor wafer and the susceptor. This effect is that no thermally induced stress, which can induce dislocations and slips, occurs even at the support points at the edges.

예를 들면, PVA 테플라(TePla)사로부터의 SIRD 메트롤로지 시스템(Metrology System) 또는 제나웨이브(JenaWave)사로부터의 SIRD-300은 응력의 결정에 적합하다. 테플라사의 SIRD 장치의 민감도는 6kPa이다. 따라서, 본 발명의 범주의 무응력 반도체 웨이퍼는 6kPa 이상의 응력을 갖지 않는 반도체 웨이퍼를 의미하도록 의 도된다. 반도체 웨이퍼의 정면 및 배면 양자 모두 그리고 또한 에지 영역은 이들 SIRD 측정 도구로 연구될 수 있다. 예를 들면 기하학적 측정 도구의 경우에서와 같이 에지 배제가 존재하지 않는다. 따라서, 달리 지시되지 않으면, SIRD에 의해 연구된 반도체 웨이퍼에서의 응력에 관한 데이터는 반도체 웨이퍼의 정면 및 배면 그리고 에지 영역(에지 배제가 없는) 각각에 관련된다.For example, SIRD Metrology System from PVA TePla or SIRD-300 from JenaWave is suitable for the determination of stress. The sensitivity of Tepla's SIRD device is 6 kPa. Thus, stress-free semiconductor wafers within the scope of the present invention are intended to mean semiconductor wafers having no stress greater than 6 kPa. Both the front and back sides of the semiconductor wafer and also the edge regions can be studied with these SIRD measurement tools. There is no edge exclusion, for example as in the case of geometric measurement tools. Thus, unless otherwise indicated, data relating to stresses in semiconductor wafers studied by SIRD relate to the front and back and edge regions (without edge exclusion) of the semiconductor wafer, respectively.

실리콘 카바이드는 또한 경질이고 고형이지만 취성이지 않고(예를 들면, 석영과 같이), 비교적 저가이고 더욱이 즉시 가공 가능하기 때문에 링 재료로서 특히 적합하다. 실리콘 카바이드는 불투명(탁함)하고, 따라서 광 안내 효과를 유도하지 않는다.Silicon carbide is also particularly suitable as ring material because it is hard and solid but not brittle (such as quartz, for example), and because it is relatively inexpensive and more readily processable. Silicon carbide is opaque (cloudy) and therefore does not induce light guiding effects.

사용된 단일 웨이퍼 반응기는 IR 램프에 의해 상부 및 하부로부터 가열된다.The single wafer reactor used is heated from the top and bottom by an IR lamp.

이 효과는, 종래의 서셉터를 사용할 때 전처리 및 코팅 단계 중에 반도체 웨이퍼가 서셉터보다 더 높은 온도에 있다는 것이다. 따라서, 열 유도 응력이 서셉터와의 접촉점에서 발생하는데, 이는 최악의 경우에 반도체 웨이퍼의 전위 및 슬립을 유도할 수 있다.This effect is that the semiconductor wafer is at a higher temperature than the susceptor during the pretreatment and coating steps when using conventional susceptors. Thus, thermally induced stresses occur at the point of contact with the susceptor, which in the worst case can induce dislocations and slip of the semiconductor wafer.

그러나, 링, 특히 실리콘 카바이드의 링을 갖는 서셉터의 경우에, 링의 온도는 서셉터의 온도보다 높고 반도체 웨이퍼의 온도에 근접한 온도값을 갖는다. 따라서, 종래 기술에서 발생하는 열 응력이 회피될 수 있다.However, in the case of a susceptor having a ring, in particular a ring of silicon carbide, the temperature of the ring has a temperature value higher than the temperature of the susceptor and close to the temperature of the semiconductor wafer. Therefore, thermal stress occurring in the prior art can be avoided.

이 효과는 또한 증착 프로세스 후에 반도체 웨이퍼를 냉각할 때의 경우와 같이 반도체 웨이퍼의 온도가 서셉터의 온도보다 낮을 때 발생한다. 여기서도, 링은 일종의 열적 버퍼로서 작용한다.This effect also occurs when the temperature of the semiconductor wafer is lower than the temperature of the susceptor, such as when cooling the semiconductor wafer after the deposition process. Here too, the ring acts as a kind of thermal buffer.

본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 장치의 다른 장점은 링이 특히 그의 치수 및 그의 거칠기에 대해서 매우 정확하게 가공될 수 있다는 것이다. 따라서, 반도체 웨이퍼로의 본 발명에 따른 장치의 적응이 향상될 수 있고, 이는 또한 반도체 웨이퍼의 지지점에서의 기계적 응력장을 회피하는 것을 가능하게 할 수 있다.Another advantage of the method according to the invention and the device according to the invention is that the ring can be machined very accurately, especially with regard to its dimensions and its roughness. Thus, the adaptation of the device according to the invention to the semiconductor wafer can be improved, which can also make it possible to avoid the mechanical stress field at the support point of the semiconductor wafer.

본 발명에 따르면, 링은 서셉터 상에 직접 위치된다. 그러나, 대안, 즉 스페이서에 의해 서셉터 표면 상부에서 수 밀리미터 정도 링을 유지하는 것은 바람직하지 않은데, 이 이유는 배면 상에 심하게 도핑된 반도체 웨이퍼로부터 확산하는 가스가 링의 하부로 측방향으로 배출되고 따라서 "오토 도핑" 효과가 저감될 수 있고, 다른 한편으로는 열 평형 효과가 그럼에도 불구하고 서셉터로부터 링(따라서 반도체 웨이퍼)의 증가된 거리에 기인하여 감소될 수 있고 열 유도 응력 및 슬립의 견지에서의 민감성이 증가될 수 있기 때문이다. 증착 가스는 더욱이 링과 서셉터 사이로 진입할 수 있으므로 웨이퍼 배면이 또한 코팅될 수도 있는데, 이는 바람직하지 않다.According to the invention, the ring is located directly on the susceptor. However, it is not desirable to maintain the ring on the susceptor surface by a few millimeters above the alternative, ie by the spacer, because gas diffused from the heavily doped semiconductor wafer on the back side laterally exits the ring and Thus the "auto doping" effect can be reduced, on the other hand the thermal equilibrium effect can nevertheless be reduced due to the increased distance of the ring (and thus the semiconductor wafer) from the susceptor and in terms of thermal induced stress and slip This is because the sensitivity at can be increased. Since the deposition gas may further enter between the ring and the susceptor, the wafer backside may also be coated, which is undesirable.

역으로, 본 발명에 따른 방법에서는, 증착 가스가 서셉터와 반도체 웨이퍼 사이에 진입할 수 없고 따라서 반도체 웨이퍼의 배면에 도달할 수 없기 때문에, 링은 임의의 배면 증착이 회피되도록 견고하게 위치된다.Conversely, in the method according to the invention, since the deposition gas cannot enter between the susceptor and the semiconductor wafer and thus cannot reach the backside of the semiconductor wafer, the ring is firmly positioned so that any backside deposition is avoided.

에피택셜 코팅될 반도체 웨이퍼는 바람직하게는 에피택셜 실리콘층이 상부에 도포되는 단결정 실리콘의 웨이퍼이다.The semiconductor wafer to be epitaxially coated is preferably a wafer of single crystal silicon on which an epitaxial silicon layer is applied.

에피택셜 코팅될 반도체 웨이퍼는 바람직하게는 그의 정면 상에서 폴리싱된다.The semiconductor wafer to be epitaxially coated is preferably polished on its front face.

바람직하게는, 에피택셜 코팅될 반도체 웨이퍼는 그의 배면에서 에칭되고 폴리싱된다.Preferably, the semiconductor wafer to be epitaxially coated is etched and polished on its backside.

바람직하게는, 에피택셜 코팅될 반도체 웨이퍼는 150mm, 200mm, 300mm 또는 450mm의 직경을 갖는다.Preferably, the semiconductor wafer to be epitaxially coated has a diameter of 150 mm, 200 mm, 300 mm or 450 mm.

본 발명에 따른 방법의 다른 장점은 프로세스 윈도우가 증착 온도와 관련하여 확장될 수 있게 한다는 것이다.Another advantage of the method according to the invention is that the process window can be extended in relation to the deposition temperature.

일반적으로, p- 실리콘 웨이퍼(낮은 도핑 레벨을 갖는 실리콘 웨이퍼)는 더 높은 도핑 레벨을 갖는 p+ 실리콘 웨이퍼보다 응력에 더 민감하다.In general, p− silicon wafers (silicon wafers with low doping levels) are more sensitive to stress than p + silicon wafers with higher doping levels.

따라서, p+ 실리콘 웨이퍼 상에 에피택셜층을 증착하기 위한 온도는 p- 실리콘 웨이퍼와 비교하여 더 높게 선택될 수 있다.Thus, the temperature for depositing the epitaxial layer on the p + silicon wafer can be chosen higher compared to the p− silicon wafer.

종래 기술(단일 웨이퍼 반응기)에 따른 일반적인 증착 온도는 이하와 같다.Typical deposition temperatures according to the prior art (single wafer reactor) are as follows.

p-/p+ (심하게 도핑된 실리콘 웨이퍼 상에 약하게 도핑된 에피택셜층): 1120℃ 내지 1150℃.p− / p + (lightly doped epitaxial layer on heavily doped silicon wafer): 1120 ° C. to 1150 ° C.

p-/p- (약하게 도핑된 실리콘 웨이퍼 상에 약하게 도핑된 에피택셜층): 1080℃ 내지 1120℃.p- / p- (lightly doped epitaxial layer on lightly doped silicon wafer): 1080 ° C to 1120 ° C.

역으로, 본 발명에 따른 방법에서, 상기 온도 범위는 바람직하게는 20℃ 내지 30℃ 정도 증가될 수 있는데(즉, p-/p+에 대해서 최대 1180℃, p-/p-에 대해서 최대 1150℃), 종래 기술에 비교하여 감소된 결함 및 증가된 기하학적 형상을 갖는 SIRD에 따른 응력이 없는 에피택셜 코팅된 실리콘 웨이퍼가 얻어진다.Conversely, in the process according to the invention, the temperature range can preferably be increased by about 20 ° C. to 30 ° C. (ie up to 1180 ° C. for p− / p + and up to 1150 ° C. for p− / p−). ), A stress free epitaxially coated silicon wafer is obtained according to SIRD with reduced defects and increased geometry compared to the prior art.

따라서, 본 발명의 범주에 있어서의 증착 온도는 바람직하게는 이하와 같이 선택된다.Therefore, the deposition temperature in the scope of the present invention is preferably selected as follows.

높은 도핑 레벨(p+)을 갖는 실리콘 웨이퍼에서, 에피택셜 증착은 1140℃ 내지 1180℃의 온도에서 수행된다.In silicon wafers with high doping levels (p +), epitaxial deposition is performed at temperatures of 1140 ° C to 1180 ° C.

낮은 도핑 레벨(p-)을 갖는 실리콘 웨이퍼에서, 증착은 1100℃ 내지 1150℃의 온도에서 수행된다.In silicon wafers with a low doping level (p−), deposition is performed at temperatures of 1100 ° C. to 1150 ° C.

상승된 증착 온도의 다른 장점은, 반도체 웨이퍼의 에지에서의 에피택셜층의 층 두께 프로파일이 상승된 증착 온도에 의해 증가되고 에지 롤 오프가 이에 의해 보상될 수 있기 때문에, 폴리싱된 반도체 웨이퍼의 에지 롤 오프가 이에 따라 향상될 수 있다는 것이다.Another advantage of the elevated deposition temperature is that the edge roll of the polished semiconductor wafer is because the layer thickness profile of the epitaxial layer at the edge of the semiconductor wafer is increased by the elevated deposition temperature and the edge roll off can be compensated thereby. Off can be improved accordingly.

본 발명에 따라 기술된 방법은, 정면과 배면을 포함하는 반도체 웨이퍼로서, 또한 광탄성 응력 측정("SIRD")에 따른 응력이 없는 에피택셜 층을 정면에 구비하며, 더욱이 2mm×2mm의 면적을 갖는 정사각형 측정 윈도우에 기초하여 2nm 이상, 5nm 이하의 PV 높이 편차(=피크 대 밸리)로서 표현되는 배면 상에서의 나노토포그래피 및 0.1ppm 이상, 5ppm 이하의 헤이즈로서 표현되는 배면 "헤일로"를 갖는 반도체 웨이퍼를 제조하는데 적합하다.The method described in accordance with the present invention is a semiconductor wafer comprising a front side and a back side, further comprising a stress-free epitaxial layer according to the photoelastic stress measurement ("SIRD") at the front side, further having an area of 2 mm x 2 mm. Semiconductor wafers with nanotopography on the back expressed as PV height deviations (= peak to valley) of greater than or equal to 2 nm and less than or equal to 5 nm based on a square measurement window and back "halo" represented as haze of greater than or equal to 0.1 ppm and less than or equal to 5 ppm It is suitable for manufacturing.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼는 SIRD에 의한 특정화에 따른 응력을 갖지 않는다.The semiconductor wafer according to the present invention does not have a stress due to the specification by SIRD.

이는 더욱이 그의 배면에 양호한 나노토포그래피 및 헤이즈 값을 갖는다.It furthermore has good nanotopography and haze values on its backside.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼는 한편으로는 그의 표면에 응력점을 갖지 않고, 따라서 무응력인데, 즉 그의 표면에 임의의 기계적 또는 열 유도 응력이 없다.The semiconductor wafer according to the invention on the one hand does not have a stress point on its surface and is thus stress-free, ie there is no mechanical or thermally induced stress on its surface.

상술한 바와 같이 (특히, 그의 거칠기와 관련하여) 매우 양호하게 처리될 수 있는 본 발명에 따른 방법에 실리콘 카바이드의 링을 사용함으로써, 반도체 웨이퍼의 에지에서의(종래 기술에서는 서셉터 상의 반도체 웨이퍼의 지지점에서의) 기계적 응력장이 더욱이 회피될 수 있다.By using a ring of silicon carbide in the method according to the invention which can be treated very well as described above (particularly in relation to its roughness), the semiconductor wafer on the susceptor (in the prior art) The mechanical stress field (at the point of support) can further be avoided.

따라서, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼는 바람직하게는 그의 정면 및 배면 양자 모두 뿐만 아니라 에지 영역에서 광탄성 응력 측정(SIRD)에 의한 특정화에 따른 임의의 응력이 없다.Thus, the semiconductor wafer according to the invention is preferably free of any stresses due to the characterization by photoelastic stress measurement (SIRD) in the edge region as well as both its front and back surfaces.

이용된 측정 방법에 기인하는 LPD("광 점 결함")라 칭하는 결정 결함은 표면 검사 도구, 예를 들면 KLA Tencor Surfscan SP1에 의해 LLS("국부 광 산란기")로서 광 산란에 의해 검출될 수 있는 일반적인 구조적 에피택셜 결함 및 에피 적층 결점, 힐록 또는 피트이다.Crystal defects called LPDs (“light spot defects”) due to the measurement method used can be detected by light scattering as LLS (“local light scatterers”) by surface inspection tools, for example KLA Tencor Surfscan SP1. Common structural epitaxial defects and epi lamination defects, hillock or pits.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 연구는 이하의 결과를 나타내는데, 암시야, 경사 모드(DWO, DNO)에서 각각 측정되었다(SP1의 레이저의 경사각)The study of the semiconductor wafer according to the present invention shows the following results, which were respectively measured in the dark field, the tilt mode (DWO, DNO) (the tilt angle of the laser of SP1).

결합 크기군Combined size group 웨이퍼의 50%50% of wafer 웨이퍼의 97.7%97.7% of wafers ≥50nm≥50nm ≤2 결함≤2 defect ≤8 결함≤8 fault ≥90nm≥90nm 0 결함0 defect ≤4 결함≤4 defect ≥120nm≥120nm 0 결함0 defect ≤3 결함≤3 defect ≥200nm≥200nm 0 결함0 defect ≤2 결함≤2 defect

≥97.7%의 수율에 대해(경제적으로 허용 가능 ≥90%), 이는 8 LLS 결함≥50nm, 4 LLS 결함≥90nm, 3 LLS 결함≥120nm, 2 LLS 결함≥200nm인 것을 의미한다.For a yield of ≧ 97.7% (economically acceptable ≧ 90%), this means 8 LLS defects ≧ 50 nm, 4 LLS defects ≧ 90 nm, 3 LLS defects ≧ 120 nm, 2 LLS defects ≧ 200 nm.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 국부 평탄화에 대해, 이하의 결과가 발견되 었다.For the local planarization of the semiconductor wafer according to the present invention, the following results were found.

반도체 웨이퍼는 바람직하게는 0.025㎛ 이상, 0.04㎛ 이하의 최대 국부 평탄화값(SFQRmax)을 갖는다.The semiconductor wafer preferably has a maximum local planarization value SFQR max of 0.025 μm or more and 0.04 μm or less.

0.025㎛ 내지 0.04㎛의 최대 국부 평탄화값(SFQRmax)은 바람직하게는 코팅된 반도체 웨이퍼의 정면 상의 26×8mm2의 크기와 2mm의 에지 배제를 갖는 측정 윈도우의 2차원 그리드의 하위 영역의 적어도 99%에 기초한다.The maximum local planarization value (SFQR max ) of 0.025 μm to 0.04 μm is preferably at least 99 of the subregions of the two-dimensional grid of the measurement window having a size of 26 × 8 mm 2 on the front side of the coated semiconductor wafer and an edge exclusion of 2 mm. Based on%.

표준 서셉터(종래 기술에 따른, 즉 링 지지부를 갖지 않는) 상에 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼와의 비교는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼에 의한 상당한 개선을 나타낸다. 동일한 프로세스 조건하에서, 그러나 본 발명에 따른 장치 대신에 표준 서셉터를 사용함에 의한 비교 테스트는 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼에 대해 0.045㎛ 내지 0.08㎛의 최대 국부 평탄화값(SFQRmax)을 제공한다.Comparison with a semiconductor wafer epitaxially coated on a standard susceptor (according to the prior art, ie without a ring support) represents a significant improvement by the semiconductor wafer according to the invention. Under the same process conditions, but comparative tests by using standard susceptors instead of the device according to the invention provide a maximum local planarization value (SFQR max ) of 0.045 μm to 0.08 μm for epitaxially coated semiconductor wafers.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼는 더욱이 바람직하게는 회귀에 의해 결정된 기준선으로부터의 두께 측정에 의해 결정된 평균 단면의, 실리콘 웨이퍼의 에지로부터 1mm의 거리에서 측정된 편차에 대응하는 -10nm 내지 +10nm의 R3O-1mm 파라미터를 갖는다. 이는 에지 롤 오프 파라미터이다.The semiconductor wafer according to the invention furthermore preferably has an R 3 O − of −10 nm to +10 nm corresponding to the deviation measured at a distance of 1 mm from the edge of the silicon wafer of the average cross section determined by thickness measurement from the baseline determined by regression. Has a 1mm parameter. This is an edge roll off parameter.

에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼는 바람직하게는 -5nm 내지 +5nm의 R3O-1mm 파라미터를 갖는다.The epitaxially coated semiconductor wafer preferably has an R3O-1 mm parameter of -5 nm to +5 nm.

음의 R3O-1mm 값은 롤 업(roll-up)에 대응하는데, 즉 이 경우 반도체 웨이퍼의 에지 롤 오프가 에피택셜 코팅에 의해 과잉 보상된다.A negative R3O-1mm value corresponds to roll-up, ie in this case the edge rolloff of the semiconductor wafer is overcompensated by epitaxial coating.

실리콘 웨이퍼의 에지 롤 오프를 측정하기 위한 방법은 Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 38(1999년) 페이지 38-39에 설명되어 있다. 실리콘 웨이퍼의 두께와 관련된 에지 롤 오프 파라미터는 예를 들면 웨이퍼의 중심에서 시작하여 실리콘 웨이퍼의 전체 이미지(토포그래피, "웨이퍼 맵")의 1°의 간격으로 360 반경방향 단면을 초기에 계산함으로써 KLA Tencor사로부터의 나노프로(NanoPro) NP1 토포그래피 측정 시스템에 의해 결정될 수 있다. 단면은 통상적으로 4개의 섹터(S2 내지 S5)(각각 90°섹터)로 분할되고 모든 90 반경방향 단면이 각각의 섹터에 대해 평균화된다. 웨이퍼의 에지로부터 R-5mm 내지 R-35mm의 거리를 갖는 영역에서, 3차 적합한 기준선("최적합")이 계산된다. 마지막으로, 에지 롤 오프의 4중 대칭이 평균화되고(모든 반경방향 두께 단면에 걸쳐 평균화함으로써), 예를 들면 R3O-1mm 파라미터가 웨이퍼의 에지로부터 R-1mm의 거리에서의 회귀에 의해 결정된 기준선과 평균화된 반경방향 단면 사이의 편차를 결정함으로써 얻어진다.A method for measuring edge roll off of silicon wafers is described in Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 38 (1999), pages 38-39. Edge roll-off parameters related to the thickness of the silicon wafer are, for example, KLA by initially calculating 360 radial cross sections at intervals of 1 ° of the entire image (topography, "wafer map") starting at the center of the wafer. It can be determined by the NanoPro NP1 topography measurement system from Tencor. The cross section is typically divided into four sectors S2 to S5 (90 ° sectors each) and all 90 radial cross sections are averaged for each sector. In an area with a distance of R-5mm to R-35mm from the edge of the wafer, a third order suitable baseline (“best fit”) is calculated. Finally, the quadratic symmetry of the edge roll-off is averaged (by averaging over all radial thickness cross-sections) and, for example, with the baseline determined by the regression at a distance of R-1 mm from the edge of the wafer. Obtained by determining the deviation between the averaged radial cross sections.

섹터(개별 트랙)당 평균 반경방향 단면과 기준선 사이의 편차가 또한 각각의 섹터에 대한 롤 오프 값을 얻기 위해 대안으로서 고려될 수도 있다. 본 발명의 범주에서, 평균 롤 오프 값이 고려된다.The deviation between the average radial cross section and the baseline per sector (individual track) may also be considered as an alternative to obtain a roll off value for each sector. In the scope of the present invention, an average roll off value is considered.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼는 더욱이 바람직하게는 ±2% 이상, ±5% 이하의 에피택셜층에서의 저항 균일성을 갖는다.The semiconductor wafer according to the present invention more preferably has resistance uniformity in the epitaxial layer of ± 2% or more and ± 5% or less.

μPCD 수명은 바람직하게는 2500㎲ 내지 3000㎲이다. 이는 소수 캐리어 또는 재조합 수명(μPCD="마이크로 광전도성 감쇠")이고, 광 기술 여기 및 후속의 감쇠 곡선의 측정에 의해 결정된다.The μPCD lifetime is preferably 2500 kPa to 3000 kPa. This is a minority carrier or recombination lifetime (μPCD = micro photoconductive attenuation) and is determined by measurement of phototechnical excitation and subsequent attenuation curves.

반도체 웨이퍼는 바람직하게는 정면 상에서 폴리싱된 반도체 웨이퍼이고 폴리싱된 정면 상에 에피택셜층을 구비한다.The semiconductor wafer is preferably a semiconductor wafer polished on the front face and has an epitaxial layer on the polished front face.

바람직하게는, 반도체 웨이퍼는 그의 배면 상에서 에칭되고 폴리싱된다.Preferably, the semiconductor wafer is etched and polished on its backside.

바람직하게는, 반도체 웨이퍼는 150mm, 200mm, 300mm 또는 450mm의 직경을 갖는다.Preferably, the semiconductor wafer has a diameter of 150 mm, 200 mm, 300 mm or 450 mm.

에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼는 바람직하게는 에피택셜 실리콘층이 상부에 도포되는 단결정 실리콘의 웨이퍼이다.The epitaxially coated semiconductor wafer is preferably a wafer of single crystal silicon on which an epitaxial silicon layer is applied.

본 발명에 따르면, 바람직하지 않은 결정 결함, 배면 헤일로, 오토 도핑 및 나노토포그래피 효과를 회피하면서 양호한 에지 롤 오프값 뿐만 아니라 양호한 국부 평탄성을 갖는 무응력 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼가 제공된다.According to the present invention, there is provided a stress free epitaxially coated semiconductor wafer having good localized flatness as well as good edge roll off values while avoiding undesirable crystal defects, back halo, autodoping and nanotopography effects.

본 발명이 도면을 참조하여 이하에 설명될 것이다.The invention will be explained below with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 구조를 개략적으로 도시한다. 링(2)이 서셉터(1) 상에 배치된다. 링(2) 및 서셉터(1)는 기판(3)을 수용하도록 구성된 크기를 갖는다. 링(2)은 기판(3)을 수용하도록 에지 영역에 리세스(2a)를 포함한다.1 schematically shows the structure of a device according to the invention. Ring 2 is disposed on susceptor 1. The ring 2 and susceptor 1 are sized to receive the substrate 3. The ring 2 includes a recess 2a in the edge region to receive the substrate 3.

도 2는 종래 기술에 따라 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼의 SIRD 측정의 결과를 도시한다. 여기서, 국부 응력장이 최대 600kPa의 응력차를 갖고 반도체 웨이퍼의 표면에서 나타날 수 있다. 응력장은 또한 에지에서 나타날 수 있고, 이는 13kPa 내지 45kPa의 응력차에 대응한다.2 shows the results of SIRD measurements of epitaxially coated semiconductor wafers according to the prior art. Here, the local stress field may appear at the surface of the semiconductor wafer with a stress difference of up to 600 kPa. The stress field may also appear at the edges, which corresponds to stress differences of 13 kPa to 45 kPa.

계면 패턴은 웨이퍼에 두께 편차가 없다는 것을 나타낸다. "주름부(fringes)"가 정상 및 비정상 광선의 간섭에 의해 생성되고, 이들은 각각 상이한 전파 속도를 갖는다.The interface pattern indicates that there is no thickness variation in the wafer. "Fringes" are created by interference of normal and abnormal rays, each having a different propagation velocity.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 상의 SIRD 측정의 결과를 도시한다. 반도체 웨이퍼는 표면 및 에지 양자 모두에서 SIRD에 의해 측정 가능한 임의의 응력장을 갖지 않는다.3 shows the results of SIRD measurements on semiconductor wafers according to the present invention. The semiconductor wafer does not have any stress field measurable by SIRD on both the surface and the edge.

SIRD 측정 도구의 지지 장치 상의 반도체 웨이퍼의 지지점이 에지에서 나타날 수 있다. 따라서, 이들은 본 발명에 따른 방법에 기인하지 않는데, 즉 이들은 서셉터 상의 반도체 웨이퍼의 지지점으로부터 초래될 수 있는 종래 기술에 있어서와 같은 응력장에 대응하지 않는다. 어떠한 응력장도 SIRD에 의해 검출될 수 없다. 따라서, 반도체 웨이퍼는 6kPa 이상의 응력차를 갖는 응력장을 갖지 않는다.Support points of the semiconductor wafer on the support device of the SIRD measurement tool may appear at the edges. Thus, they are not due to the method according to the invention, i.e. they do not correspond to the stress field as in the prior art which can result from the support point of the semiconductor wafer on the susceptor. No stress field can be detected by SIRD. Therefore, the semiconductor wafer does not have a stress field having a stress difference of 6 kPa or more.

마지막으로, 도 4는 도 3에서 가시화되는 지지점의 의미를 도시한다. 3개의 지지점이 나타날 수 있는데, 이들은 SIRD 도구의 지지 장치 상에 지지되는 반도체 웨이퍼에 의해 발생된다. 다른 점이 더욱이 나타날 수 있는데, 이는 노치 또는 플랫과 같은 기계적 마킹, 또는 레이저 마킹에 기인할 수 있다.Finally, FIG. 4 shows the meaning of the support points visualized in FIG. 3. Three support points may appear, which are generated by the semiconductor wafer supported on the support device of the SIRD tool. Other points may further appear, which may be due to mechanical markings such as notches or flats, or laser markings.

이들 지지점 및 제공될 수 있는 기계적 마킹은 반도체 웨이퍼 상의 임의의 SIRD 측정에서 나타날 수 있다. 그러나, 이들은 SIRD에 의해 정량적으로 검출될 수 있는 임계 응력장은 아니다.These support points and the mechanical markings that can be provided can appear in any SIRD measurement on the semiconductor wafer. However, they are not critical stress fields that can be detected quantitatively by SIRD.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 도시하는 도면.1 shows an apparatus according to the invention.

도 2는 SIRD 측정의 결과를 도시하는 도면(종래 기술).2 is a diagram showing a result of a SIRD measurement (prior art).

도 3은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 SIRD 측정의 결과를 도시하는 도면.3 shows the results of SIRD measurements of semiconductor wafers according to the present invention;

도 4는 SIRD 측정에 있어서 에지에서 가시화되는 지지점의 의미를 설명하는 도면.Fig. 4 is a diagram for explaining the meaning of the supporting point visualized at the edge in SIRD measurement.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 서셉터1: susceptor

2: 링2: ring

2a: 리세스2a: recessed

3: 기판3: substrate

Claims (21)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법으로서,A method for manufacturing an epitaxially coated semiconductor wafer, 상기 반도체 웨이퍼가 그의 배면이 가스 투과성 구조를 갖는 서셉터의 저부와 대면하지만 상기 서셉터와는 접촉하지 않게 상기 링 상에 위치되도록, 기체 물질이 가스 확산에 의해 상기 반도체 웨이퍼의 배면 상의 영역으로부터 상기 서셉터를 통해 상기 서셉터의 배면 상의 영역으로 전달되고, 더욱이 상기 반도체 웨이퍼가 그의 배면의 에지 영역에서만 상기 링과 접촉하고, 더욱이 광탄성 응력 측정("SIRD")에 의해 측정 가능한 응력이 상기 반도체 웨이퍼에 발생하지 않도록, 에피택셜 반응기에서 800℃ 내지 1200℃의 온도에서 화학 기상 증착에 의해 이들의 폴리싱된 정면 상에 에피택셜층을 도포함으로써, 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 장치 상에 준비된 반도체 웨이퍼 중 하나를 각각 지지함으로써, 적어도 그의 정면이 폴리싱된 다수의 반도체 웨이퍼가 준비되어 개별적으로 연속하여 코팅되고,From the region on the backside of the semiconductor wafer by gas diffusion the gaseous material is positioned so that the backside of the semiconductor wafer faces the bottom of the susceptor having a gas permeable structure but is not in contact with the susceptor. Is transferred through the susceptor to the area on the back side of the susceptor, furthermore the semiconductor wafer is in contact with the ring only at the edge area of its back side, and furthermore the stress measurable by photoelastic stress measurement ("SIRD") One of the semiconductor wafers prepared on the apparatus for supporting the semiconductor wafer by applying an epitaxial layer on their polished front surface by chemical vapor deposition at a temperature of 800 ° C to 1200 ° C in an epitaxial reactor so as not to A plurality of semiconductor ways, each of which is polished at least in front thereof Are prepared and coated separately as a continuous, 상기 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 장치는 가스 투과성 구조를 갖는 서셉터 및 상기 서셉터 상에 배치되어 상기 서셉터와 상기 지지된 반도체 웨이퍼 사이의 열적 버퍼로서 작용하는 링을 포함하고, 상기 서셉터는 흑연 또는 흑연 파이버로 이루어지며, 상기 서셉터 상에 배치된 링은 실리콘 카바이드로 이루어지는 것인 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법.The apparatus for supporting the semiconductor wafer includes a susceptor having a gas permeable structure and a ring disposed on the susceptor to act as a thermal buffer between the susceptor and the supported semiconductor wafer, the susceptor being graphite Or made of graphite fiber, wherein the ring disposed on the susceptor is made of silicon carbide. 제12항에 있어서, 상기 준비된 반도체 웨이퍼는 단결정 실리콘의 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 것인 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법.13. The method of claim 12, wherein the prepared semiconductor wafer is a wafer of single crystal silicon. 제12항에 있어서, 1140℃ 내지 1180℃의 증착 온도가 p+ 도핑된 실리콘 웨이퍼의 에피택셜 코팅을 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 것인 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법.The method of claim 12, wherein a deposition temperature of 1140 ° C. to 1180 ° C. is selected for epitaxial coating of the p + doped silicon wafer. 제12항에 있어서, 1100℃ 내지 1150℃의 증착 온도가 p- 도핑된 실리콘 웨이퍼의 에피택셜 코팅을 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 것인 에피택셜 코팅된 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 방법.The method of claim 12, wherein a deposition temperature of 1100 ° C. to 1150 ° C. is selected for epitaxial coating of the p-doped silicon wafer. 정면과 배면을 포함하는 반도체 웨이퍼로서, 또한 광탄성 응력 측정("SIRD")에 따른 응력이 없는 에피택셜층을 반도체 웨이퍼의 정면에 구비하고, 더욱이 2mm×2mm의 면적을 갖는 정사각형 측정 윈도우에 기초하여 2nm 이상, 5nm 이하의 PV 높이 편차(=피크 대 밸리)로서 표현되는 상기 반도체 웨이퍼의 배면 상에서의 나노토포그래피 및 0.1ppm 이상, 5ppm 이하의 헤이즈로서 표현되는 배면 "헤일로"를 갖는 반도체 웨이퍼.A semiconductor wafer comprising a front face and a back face, further comprising a stress free epitaxial layer according to the photoelastic stress measurement ("SIRD") on the front face of the semiconductor wafer, and further based on a square measurement window having an area of 2 mm x 2 mm. A semiconductor wafer having a nanotopography on the back side of the semiconductor wafer expressed as PV height deviation (= peak to valley) of 2 nm or more and 5 nm or less and a backside "halo" expressed as a haze of 0.1 ppm or more and 5 ppm or less. 제16항에 있어서, 회귀에 의해 결정된 기준선으로부터 두께 측정에 의해 결정된 평균 단면의, 실리콘 웨이퍼의 에지로부터 1mm의 거리에서 측정된 편차에 대응하는 -10nm 내지 +10nm의 에지 롤 오프 파라미터를 특징으로 하는 것인 반도체 웨이퍼.17. An edge roll-off parameter of -10 nm to +10 nm corresponding to a deviation measured at a distance of 1 mm from an edge of a silicon wafer of an average cross section determined by thickness measurement from a baseline determined by regression. Semiconductor wafer. 제16항에 있어서, 0.025㎛ 이상, 0.04㎛ 이하의 최대 국부 평탄화값(SFQRmax)을 특징으로 하는 것인 반도체 웨이퍼.The semiconductor wafer according to claim 16, wherein a maximum local planarization value (SFQR max ) of 0.025 μm or more and 0.04 μm or less. 제16항에 있어서, ±2% 이상, ±5% 이하의 에피택셜층의 저항 균일성을 갖는 것인 반도체 웨이퍼.The semiconductor wafer according to claim 16, wherein the semiconductor wafer has resistance uniformity of the epitaxial layer of ± 2% or more and ± 5% or less. 제16항에 있어서, 2500㎲ 내지 3000㎲의 μPCD에 의한 재조합 수명을 갖는 것인 반도체 웨이퍼.The semiconductor wafer of claim 16, wherein the semiconductor wafer has a recombination lifetime by μPCD of 2500 kV to 3000 kV. 제16항에 있어서, 150mm, 200mm, 300mm 또는 450mm의 직경을 갖는 에피택셜 실리콘층이 상부에 도포되는, 단결정 실리콘의 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 것인 반도체 웨이퍼.17. The semiconductor wafer according to claim 16, wherein the epitaxial silicon layer having a diameter of 150 mm, 200 mm, 300 mm or 450 mm is a wafer of single crystal silicon, which is applied on top.
KR1020070110183A 2006-11-22 2007-10-31 Epitaxially coated semiconductor wafer and device and method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer KR100955639B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006055038.2 2006-11-22
DE102006055038A DE102006055038B4 (en) 2006-11-22 2006-11-22 An epitaxated semiconductor wafer and apparatus and method for producing an epitaxied semiconductor wafer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080046559A KR20080046559A (en) 2008-05-27
KR100955639B1 true KR100955639B1 (en) 2010-05-06

Family

ID=39326190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070110183A KR100955639B1 (en) 2006-11-22 2007-10-31 Epitaxially coated semiconductor wafer and device and method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer

Country Status (7)

Country Link
US (2) US7838398B2 (en)
JP (2) JP5114169B2 (en)
KR (1) KR100955639B1 (en)
CN (3) CN103147124A (en)
DE (1) DE102006055038B4 (en)
SG (1) SG143123A1 (en)
TW (2) TWI496962B (en)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005045338B4 (en) * 2005-09-22 2009-04-02 Siltronic Ag Epitaxial silicon wafer and process for producing epitaxially coated silicon wafers
DE102009004557B4 (en) * 2009-01-14 2018-03-08 Siltronic Ag Epitaxial silicon wafer and process for producing epitaxially coated silicon wafers
JP5377993B2 (en) * 2009-01-30 2013-12-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing method
WO2012102755A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Applied Materials, Inc. Carbon addition for low resistivity in situ doped silicon epitaxy
DE102011007682A1 (en) 2011-04-19 2012-10-25 Siltronic Ag Susceptor for supporting a semiconductor wafer and method for depositing a layer on a front side of a semiconductor wafer
CN103011066B (en) * 2011-09-21 2014-03-19 叶哲良 Chip
US10361097B2 (en) * 2012-12-31 2019-07-23 Globalwafers Co., Ltd. Apparatus for stressing semiconductor substrates
CN103510158A (en) * 2013-10-15 2014-01-15 瀚天天成电子科技(厦门)有限公司 Compatible small-disk base for silicon carbide epitaxial furnace and using method thereof
CN104743201A (en) * 2013-12-30 2015-07-01 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Tray structure compatible with wafers of various dimensions
JP6477210B2 (en) 2015-04-30 2019-03-06 株式会社Sumco Method of manufacturing epitaxial silicon wafer
DE102015220924B4 (en) 2015-10-27 2018-09-27 Siltronic Ag Susceptor for holding a semiconductor wafer with orientation notch, method for depositing a layer on a semiconductor wafer and semiconductor wafer
DE102015223807A1 (en) 2015-12-01 2017-06-01 Siltronic Ag Process for producing a semiconductor wafer with epitaxial layer in a deposition chamber, apparatus for producing an epitaxial-layer semiconductor wafer and semiconductor wafer with epitaxial layer
DE102016210203B3 (en) 2016-06-09 2017-08-31 Siltronic Ag Susceptor for holding a semiconductor wafer, method for depositing an epitaxial layer on a front side of a semiconductor wafer and semiconductor wafer with an epitaxial layer
CN108346613A (en) * 2017-01-25 2018-07-31 上海新昇半导体科技有限公司 Separate type base assembly suitable for one chip epitaxial furnace
DE102017206671A1 (en) 2017-04-20 2018-10-25 Siltronic Ag A susceptor for holding a wafer having an orientation notch during deposition of a film on a front side of the wafer and methods for depositing the film using the susceptor
DE102017210423A1 (en) * 2017-06-21 2018-12-27 Siltronic Ag Method, control system and plant for processing a semiconductor wafer and semiconductor wafer
DE102017212799A1 (en) * 2017-07-26 2019-01-31 Siltronic Ag Epitaxially coated semiconductor wafer of monocrystalline silicon and process for its preparation
DE102017222279A1 (en) 2017-12-08 2019-06-13 Siltronic Ag Method for depositing an epitaxial layer on a front side of a semiconductor wafer and device for carrying out the method
US11137305B2 (en) 2018-02-15 2021-10-05 Mitsumi Electric Co., Ltd. Pressure sensor device
JP7045290B2 (en) 2018-09-10 2022-03-31 ヤフー株式会社 Information management systems, information management methods, and programs
DE102019207772A1 (en) 2019-05-28 2020-12-03 Siltronic Ag Method for depositing an epitaxial layer on a front side of a semiconductor wafer and device for carrying out the method
JP2022178817A (en) * 2021-05-21 2022-12-02 株式会社Sumco Evaluation method for silicon single crystal ingot, evaluation method for silicon epitaxial wafer, manufacturing method for silicon epitaxial wafer, and evaluation method for silicon mirror surface wafer
EP4361313A1 (en) 2022-10-28 2024-05-01 Siltronic AG Multi-part susceptor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010031714A (en) * 1997-11-03 2001-04-16 러셀 엔. 페어뱅크스, 쥬니어 Long life high temperature process chamber
KR20030080600A (en) * 2002-04-09 2003-10-17 (주) 디에스테크노 Porous SiC Guide Ring For CVD Apparatus And Producting Method Thereof

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769689A (en) * 1984-12-13 1988-09-06 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Stress relief in epitaxial wafers
JPS61141700A (en) * 1984-12-13 1986-06-28 アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー Epitaxial structure and producing process
DE69126724T2 (en) * 1990-03-19 1998-01-15 Toshiba Kawasaki Kk Device for vapor phase separation
JP2790009B2 (en) * 1992-12-11 1998-08-27 信越半導体株式会社 Method and apparatus for growing silicon epitaxial layer
JP3563224B2 (en) * 1996-03-25 2004-09-08 住友電気工業株式会社 Semiconductor wafer evaluation method, heat treatment method, and heat treatment apparatus
US6217663B1 (en) * 1996-06-21 2001-04-17 Kokusai Electric Co., Ltd. Substrate processing apparatus and substrate processing method
US5848889A (en) * 1996-07-24 1998-12-15 Applied Materials Inc. Semiconductor wafer support with graded thermal mass
JPH1079498A (en) * 1996-09-03 1998-03-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacture of soi substrate
JPH10163111A (en) * 1996-12-03 1998-06-19 Toshiba Corp Epitaxial wafer
JP3336897B2 (en) 1997-02-07 2002-10-21 三菱住友シリコン株式会社 Susceptor for vapor phase epitaxy
JP2000058470A (en) * 1998-08-07 2000-02-25 Ushio Inc Gourd ring of light irradiation system heating equipment
JP2000146569A (en) * 1998-09-11 2000-05-26 Showa Denko Kk Periphery sagging measurement of semiconductor substrate
US6444027B1 (en) * 2000-05-08 2002-09-03 Memc Electronic Materials, Inc. Modified susceptor for use in chemical vapor deposition process
CN1312326C (en) * 2000-05-08 2007-04-25 Memc电子材料有限公司 Epitaxial silicon wafer free from autodoping and backside halo
WO2001086035A1 (en) 2000-05-08 2001-11-15 Memc Electronic Materials, Inc. Epitaxial silicon wafer free from autodoping and backside halo
US6825487B2 (en) 2002-07-30 2004-11-30 Seh America, Inc. Method for isolation of wafer support-related crystal defects
DE102004060625A1 (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Siltronic Ag Coated semiconductor wafer and method and apparatus for producing the semiconductor wafer
DE10328842B4 (en) * 2003-06-26 2007-03-01 Siltronic Ag A chemical vapor deposition susceptor, a process for processing a semiconductor wafer by chemical vapor deposition, and a process wafer
US7285483B2 (en) 2003-06-26 2007-10-23 Silitronic Ag Coated semiconductor wafer, and process and apparatus for producing the semiconductor wafer
DE10357698A1 (en) * 2003-12-09 2005-07-14 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Carrier for objects to be treated and method for producing such
EP1749900B1 (en) * 2004-05-18 2014-09-03 SUMCO Corporation Susceptor for vapor deposition apparatus
JP4534619B2 (en) * 2004-06-21 2010-09-01 株式会社Sumco Heat treatment jig for semiconductor silicon substrate
DE102004054566B4 (en) * 2004-11-11 2008-04-30 Siltronic Ag Method and device for leveling a semiconductor wafer and semiconductor wafer with improved flatness
DE102005013831B4 (en) * 2005-03-24 2008-10-16 Siltronic Ag Silicon wafer and method for the thermal treatment of a silicon wafer
US8852349B2 (en) * 2006-09-15 2014-10-07 Applied Materials, Inc. Wafer processing hardware for epitaxial deposition with reduced auto-doping and backside defects

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010031714A (en) * 1997-11-03 2001-04-16 러셀 엔. 페어뱅크스, 쥬니어 Long life high temperature process chamber
KR20030080600A (en) * 2002-04-09 2003-10-17 (주) 디에스테크노 Porous SiC Guide Ring For CVD Apparatus And Producting Method Thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN101225544A (en) 2008-07-23
US7838398B2 (en) 2010-11-23
CN103147124A (en) 2013-06-12
TWI496962B (en) 2015-08-21
JP2011142327A (en) 2011-07-21
JP2008131053A (en) 2008-06-05
JP5745282B2 (en) 2015-07-08
JP5114169B2 (en) 2013-01-09
CN103173854A (en) 2013-06-26
US20110073041A1 (en) 2011-03-31
TW201229334A (en) 2012-07-16
TWI435962B (en) 2014-05-01
TW200823324A (en) 2008-06-01
DE102006055038A1 (en) 2008-05-29
KR20080046559A (en) 2008-05-27
SG143123A1 (en) 2008-06-27
DE102006055038B4 (en) 2012-12-27
US20080118712A1 (en) 2008-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100955639B1 (en) Epitaxially coated semiconductor wafer and device and method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer
KR101291918B1 (en) Method for producing an epitaxially coated semiconductor wafer
JP4887418B2 (en) Method for manufacturing SiC epitaxial wafer
JP2011049496A (en) SiC EPITAXIAL WAFER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
EP2924150B1 (en) ß-GA2O3-BASED SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE
US20220364267A1 (en) Group iii nitride single crystal substrate and method for production thereof
JP2005039111A (en) Silicon epitaxial wafer and method for manufacturing the same
KR101029140B1 (en) Single Crystal, Single Crystal Wafer, Epitaxial Wafer and Method of Growing Single Crystal
CN113302718B (en) Method for producing silicon epitaxial wafer and silicon epitaxial wafer
US20220020585A1 (en) Silicon epitaxial wafer production method and silicon epitaxial wafer
JP2023113512A (en) Epitaxial wafer manufacturing method
JP2008169109A (en) Single crystal, single crystal wafer and epitaxial wafer
JP2011049522A (en) Method of evaluating epitaxial wafer, and method of manufacturing epitaxial wafer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130411

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140410

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160414

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170413

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190411

Year of fee payment: 10